光纤通信系统实验指导书Word格式.docx
《光纤通信系统实验指导书Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤通信系统实验指导书Word格式.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
800nm～900nm；
中继距离：
10km
长波长光纤通信系统
1000nm～1600nm；
>
100km
超长波长光纤通信系统
2000nm；
1000km；
采用非石英光纤
（2）按光纤特点划分
多模光纤通信系统
传输容量：
100Mbit/s；
传输损耗：
较高
单模光纤通信系统
140Mbit/s；
较低
（3）按传输信号形式划分
数字光纤通信系统
传输信号：
数字；
抗干扰；
可中继
模拟光纤通信系统
传输信号；
模拟；
短距离；
成本低
（4）按光调制的方式划分
强度调制直接检测系统
简单、经济、但通信容量受到限制
外差光纤通信系统
技术难度大，传输容量大
（5）其它
相干光纤通信系统
光接收灵敏度高；
光频率选择性好；
设备复杂
光波分复用通信系统
一根光纤中传送多个单/双向波长；
超大容量，经济效益好
光时分复用通信系统
可实现超高速传输；
技术先进
全光通信系统
传送过程无光电变换；
具有光交换功能；
通信质量高
副截波复用光纤通信系统
数模混传；
频带宽，成本低；
对光源线性度要求高
光孤子通信系统
传输速率高，中继距离长；
设计复杂
量子光通信系统
量子信息论在光通信中的应用
一、实验目的
1、理解利用光承载电信号的原理，设计数字光纤通信传输测试系统。
2、了解线路码型在光纤传输系统中的作用
3、掌握线路码型CMI码的编译码过程以及电路实现原理
4、掌握光纤通信系统接收的灵敏度测量。
二、实验内容
1、验证符合光纤传输系统的线路码型
2、观察线路码型的编译码过程
3、测试数字光纤通信系统光接收机的灵敏度
三、实验仪器及使用
1、光调制解调模块和数字信源模块及帧同步/终端模块
2、60MHz双踪模拟示波器
3、FC-FC单模光跳线
4、光衰减器
5、光功率计
●光纤衰减器是完成对光信号的衰减控制，用它可实现对传输信道长度的模拟，具有dB功率衰减显示。
●光功率计是完成对光功率的测试，具有测试波长选择，采用dBm和mW、uW、nW功率读数显示。
●光接收电路完成经传输后光信号的接收和转换，使光信号恢复为电信号。
四、实验原理
线路码型变换电路主要是适应数字光纤通信传输的需要而设置的，因此，数字光纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。
线路码型是指信道码的码型，它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。
因此，对于不同的传输媒介，有不同类型的线路码型。
对于光纤数字传输系统，不仅要考虑其传输媒介光纤的特性，还需考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性，例如光纤线路的带宽（色散）特性影响着对线路码型速率变化的选择，光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择，一般说来，对光纤传输线路码型的选择主要考虑如下要求：
（1）比特序列独立性
（2）能提供足够的定时信息
（3）减小功率谱密度中的高低频分量
（4）误码倍增小
（5）便于实现不中断业务的误码监测
（6）易于在传送主信息（业务信息）的同时，传送监控、公务、数据等维护管理信息，以及区间通信等辅助信号。
（7）易于实现
在介绍常用线路码型之前，先介绍一下线路码型的分类，如果从泛指的线路码型来讲，可以从不同角度来分，现简述如下。
以应用场合来分，有用于金属缆线的线路码型（又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等），无线系统用的线路码型，用于光缆传输系统的码型等。
本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。
以传输信道（或者说调制方式）来分，有基带信道的线路码型和承载（载波）信道的线路码型。
目前光纤传输系统大多采用基带直接调制光信号，对线路码型而言，仍输入基带码型。
以线路码型的电平数来分，有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。
在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。
光线路码型应该是两电平、基带、连续运行、固定长度组码。
由于CMI码有很多优点，它既为我国数字通信标准制式所规定的两种接口码型之一，又是数字光纤通信系统中所采用的线路码型，它既属于伪双极性码又属于mBnB码（1B2B码）。
所以，本实验中的线路码型就采用CMI码。
CMI码为信号反转码（CodeMarkInversion），是一种二电平不归零码，是PCM四次群的线路传输码型，也就是四次群数字光纤通信设备与四次群PCM设备之间的接口码型。
1、CMI码的特点
A、CMI码编译电路简单，便于设计与调试。
B、CMI码的最大连“0”和连“1”都是3个
C、具有误码监测能力，当其编码规则被破坏，就表示有误码产生，便于线路传输中的误码监测。
D、CMI码功率谱中的直流分量恒定，低频分量小，fr（变换前的码速率）频率处有限谱，频带较宽，便于定时提取。
E、CMI码的速率是编码前信号速率的两倍。
2、CMI码的编码规则
A、对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2（A1为“0”电平，A2为“1”电平）两种幅值的电平，每种幅值占单位时间间隔的一半（T/2），即在CMI码中为“01”码。
B、对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。
A1或A2都占满了一个单位时间间隔（T），即在CMI码流中为“00”或“11”码；
对于相继的二进制“1”，这两个电平相互交替。
这也就是前一个二进制“1”编为A1，（即“00”）则后一个二进制“1”就编A2，反之，前一个二进制“1”编为A2，（即“11”）则后一个二进制“1”就编A1，即在CMI码流中以“00”和“11”信号相互交替。
3、CMI码编码电路的方式
CMI编码电路比较简单，CMI码的编码规则是将二值码NRZ序列中的“1”和“0”状态进行分离，然后按各自的编码规则进行编码，最后由这两种状态的编码合成输出就成为CMI码。
4、CMI译码电路
CMI译码不采用CMI编码逆变换，而是采用延时CMI码T/2（即半比特时间）然后相加，时钟读出的方法。
电平码
CMI
DMIDMI
模式1
模式2
01
10（连“0”模式不变）
1
00
11
表4-1二电平码变为CMI和DMI码的规则
实验中线路编码将数字基带信号NRZ码变换为适合数字光纤通信系统传输的线路码型CMI码，CMI码经光纤传输后，再经线路译码变换为基带信号NRZ码。
实验方框图如图27-1所示。
观察各点波形以理解CMI编译码规则。
图4-2CMI编译码实验框图
以下是原理图分析：
图4-3CMI编码电路
根据CMI的编码规则，“1”交替编为“00”“11”；
“0”编为“01”。
将所有的“0”求反，再与BS相乘，则将所有的“0”编为了“01”。
然后，根据JK触发器的特点，其碰到“1”则翻转；
碰到“0”则保持的特点，将所有的“1”交替编为“00”和“11”。
最后，合成输出。
图4-4CMI译码电路
对于译码电路，首先要进行位同步提取。
这一步，在CPLD模块内实现。
得到与输入的CMI码同步的BS之后，进行如上图所示的电路变换。
将CMI码的前半位与后半位取同或，相同则译为“1”，不同则译为“0”。
六、实验步骤
1．熟悉数字信源模块及帧同步/终端模块和CMI码编译码原理。
2．调整直流电源输出分别为＋１２Ｖ，－１２Ｖ。
3．用导线连接各模块并用示波器观察各模块上的各种波形。
（1）电支路连线
连接电终端模块（信源模块）和光调制解调模块的T14（1024K时钟）--T1（CLKIN）;
T20（单极性非归零码）--T2（DATAIN）。
连接电终端模块（帧同步/终端模块）和光调制解调模块的T1（时钟输入）--T6（CLKOUT）;
T2（码元输入--T7（DATAOUT）。
连接电终端模块（帧同步/终端模块）的T3（时钟输出）—T6（时钟输入）;
T4（码元输出）--T9（码元输入）;
T5（帧同步输出）--T7（帧同步输入）;
（2）光支路连线
旋开光发发射端和接收端的光纤输出输入端口（1310nmT）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光接收端（1310nmR）连接起来。
（连接光纤跳线时请注意看老师正确操作，小心连接）。
（3）观察并记录以下各测试点波形
将数字信源模块的码元值拨为“01110010”“11110000”“10101010”“11001100”，记录信源模块T20（单极性非归零码），光调制解调模块T4（CMI-code）和T5（CMI-CLK）波形,以及解调输出T7（DATAOUT）点波形。
4．测试光发射功率。
5．测试接收灵敏度。
七、设计报告
1、报告测试数据及相关信号波形。
2、计算系统接收灵敏度。
3、思考光纤通信系统的传输距离主要受那些因素影响。
实验二SDH点对点组网2M配置实验
通过本实验了解2M业务在点对点组网方式时候的配置。
二、实验器材
1、OPTIX2500+SDH传输设备2套，组成一点对点SDH2.5G传输设备。
2、实验用维护终端40台。
三、实验内容说明
采用点对点组网方式时，以上两种组网均需要两套SDH设备。
以上实验均以上下2M业务为主。
OPTIX2500+点对点实际组网连接图如下：
ODF光纤配线架连接图示意图如下：
四、实验步骤
注意：
1、实验前为避免引起不必要的冲突，参与实验的学生均在实验指导老师的安排
下，采用不同的用户名登陆。
具体如下：
学生终端号
登陆名
密码
21
31
2
12
22
32
3
13
23
33
4
14
24
34
5
15
25
35
6
16
26
36
7
17
27
37
8
18
28
38
9
19
29
39
10
20
30
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
2、做本实验之前，参与实验学生应对SDH的原理、命令行有比较深刻的了解。
以下泛例是1号用户（密码为nesoft）所配置的配置命令行
本实验要求:
在SDH1的PD12M板的1~`8端口和SDH2的PD12M板的1~8端口之间有2M业务连通;
SDH1配置文件如下：
#1:
login:
1,"
nesoft"
;
//登陆ID号为1的网元
:
per-set-endtime:
15m&
24h,1990-0-0,0*0;
//停止性能监视
cfg-init<
sysall>
//初始化所有系统
cfg-set-nepara:
nename="
NE1-2500"
device=sbs2500+:
bp_type=enhance:
gne=true;
//网元设备属性
cfg-create-lgcsys:
sys1;
//创建逻辑系统
cfg-set-sysname<
sys1>
"
实验2.5G-1"
//逻辑系统名称
cfg-create-board:
1,pd1:
2,et1:
7,xcs:
9&
10,sl4;
//创建板位
cfg-set-ohppara:
tel=1&
101:
meet=999:
snetlen=1:
reqt=5;
//配置公务电话号码
rax=sys1;
//允许通话逻辑系统
cfg-set-stgpara:
syncclass=sets;
//配置时钟等级
cfg-set-attrib<
622:
tm:
nopr:
bi:
line:
2f;
//配置逻辑设备属性
cfg-set-gutumap<
g1wall,10,sl4,1;
//逻辑设备到物理设备的映射
t1p1,1,pd1,0;
//配置支路板及属性
t2p1,2,et1,0;
cfg-set-tupara:
iu1,1&
&
32,np;
iu2,1&
48,np;
cfg-create-vc12:
sys1,g1w1,1&
8,sys1,t1p1,1&
8;
//ne1-ne2业务
sys1,t1p1,1&
8,sys1,g1w1,1&
cfg-checkout;
//配置校验下发
cfg-get-nestate;
:
//查看网元状态
将以上命令行编辑成一个文本文件：
如附件SDH1.txt
SDH2配置文件如下：
#2:
（语句解释和SDH1类似，本配置文件省略）
NE2-2500"
gne=false;
实验2.5G-2"
102:
syncclass=sl7p1&
sets;
g1wall,9,sl4,1;
//ne2-ne1业务
如附件SDH2.Txt
通过EB平台对SDH进行配置（注：
老师先启动SDH服务器的验证模式）
1、在Windows2000的桌面上双击
快捷图标，成功启动Ebridge软件后，出现如图一所示的界面。
2．单击“确认”，进入如下图界面。
3、选择你所需要登陆的SDH网元站点：
输入用户名和密码（用户名、密码都为学生终端编号加10），按“OK”键。
4、输入“用户ID和密码”后，系统会提示用户登入成功，点击“确定”，SERVER服务器端会对登陆操作请求自动进行排队，分配上机时间。
5、当学生终端占用操作席位后，即可输入命令行。
可以单条执行，也可以执行批处理，单条执行时候，在“命令输入行”输入命令。
6、采用批处理命令执行时候，点击右下角“导入文本文件”，选择需要执行的文件，然后点击“打开”窗口。
7、选择好文件之后，用鼠标点击“点击批处理”，软件就自动执行命令。
也可以用鼠标双击所要选中的指令，这样指令就会进入输入窗口，按回车逐条执行。
以上配置完成后，根据组网图连接好物理链路就可以对数据进行验证了。
1、用Ebridge软件运行SDH1.txt和SDH2.txt两个文本文件。
2、在OPTIX2500+运行后，用误码仪进行测试传输性能。
2M测试方法如下：
将其中一套SDH一端的2M环起来，另外一套SDH对应连通的的2M接误码测试仪。
连接示意图如下：
用误码仪测试误码，正常情况下，5分钟内误码应为0,同时可以用SDH-1上的电话打SDH-2的电话,SDH-1的电话为101,SDH-2的电话为102.
误码仪的使用方法详见误码仪《产品使用说明书》，这里不再做详细介绍。
实验三SDH链型组网配置实验
1、通过本实验了解2M业务在链型组网方式时候的配置。
1、OPTIX2500+SDH（METRO3000）传输设备若2套。
2、OPTIX155/622（METRO1000）
3、实验用维护终端40台。
采用链形组网方式时，需要3套SDH设备。
注：
做本实验时，要求SDH2必须做透穿使用，启用ADM。
网络拓扑结构放在SDH1、SDH3传输设备之间。
以上实验均以上下2M、以太网业务为主。
实际连接方式如下图：
ODF光纤配线架架连接示意图如下：
学生终端号
2、做本实验之前，参与实验学生应对SDH的原理、命令行有比较深刻的了解。
以下泛例是1号用户（密码为NESOFT）所配置的配置命令行
链形传输实验
在SDH1、SDH2之间的PD12M板的1-8端口上下2M业务。
在SDH1的ET1板1~8以太网端口和SDH3的ET1板的1~4以太网端口连通。
SDH1配置：
7,
升级会员 